MAX485芯片工作原理和常见故障处理

高坤庆 徐定芳 袁业晓

摘要：MAX485芯片是远程监控系统音频切换器和音视频切换器通信的重要模块，本文介绍了485芯片引脚功能及工作原理，归纳总结485芯片在使用中的常见故障以及维护注意事项。

关键词：MAX485;工作原理;常见故障;分析处理

一、MAX485芯片引脚及工作原理

1.MZX485芯片引脚

MAX485是一个8个引脚的芯片，如图1所示。

MAX485的引脚定义：

RO（引脚1）：接收信号的输出引脚。可以把来自A和B引脚的总线信号，输出给单片机。是COMS电平，可以直接连接到单片机。

RE（引脚2）：接收信号的控制引脚。当这个引脚低电平时，RO引脚有效，MAX485通过RO把来自总线的信号输出到单片机;当这个引脚高电平时，RO引脚处于高阻状态。

DE（引脚3）：输出信号的控制引脚。当这个引脚低电平时，输出驱动器无效;当这个引脚高电平时，输出驱动器有效，来自DI引脚的输出信号通过A和B引脚被加载到总线上。是COMS电平，可以直接连接到单片机。

DI（引脚4）：输出驱动器的输入引脚。是COMS电平，可以直接连接到单片机。当DE是高电平时，这个引脚的信号通过A和B脚被加载给总线。

GND（引脚5）：电源地线。

A（引脚6）：连接到RS485总线的A端。

B（引脚7）：连接到RS485总线的B端。

We（引脚8）：电源线引脚。电源4.25V≤Vcc≤5.75V。

2.MAX485工作原理

MAX485是一个标准的RS485收发器，只能进行半双工的通讯，内含一个输出驱动器和一个信号接收器。MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可;/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态;当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可;A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1;当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。

在远程监控系统中，音频切换器和音视频切换器485接口（DB9）通过网线串接在一起后连接到广播调谐器COM口，连接示意图如图2所示。

远程监控系统中音视频切换器485通信采用双绞线进行连接，利用网线的1橙白、2橙、5蓝白接DB9接头的1、2、5脚;广播调谐器COM口端按照568B标准压制水晶头;切换器通信地址00-FF，不同切换器通信地址不能一样。在使用MAX485时，总线最多可以同时连接32个MAX485芯片。

二、MAX485芯片常见故障和处理

1.雷击或电源波动芯片损坏

RS-485接口带电拔插和抖动都会引起电压的剧烈变化，都会使芯片损坏。而RS485收发器工作电压较低（5V左右），其本身耐压也非常低（-7V～+12V），一旦过压引入，就会击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象

（1）做好信号源系统防雷和防浪涌措施，电源进入信号柜之前加入避雷器和电源滤波器，避免雷击或电源波动造成MAX485芯片损坏。

（2）设备采购时建议供货商选用抗静电或抗雷击的芯片可有效避免此类损失，常见的芯片有MAX485E、MAX487E、MAX1487E等。特别值得一提的是SN75LBC184，它不但能抗雷电的冲击而且能承受高达8kV的静电放电冲击。

（3）设备维护时应尽量避免带电拔插RS-485接口，更换芯片时要做好防静电措施。

2.故障保护

RS-485接口采用的是一种差分传输方式，各节点之间的通信都是通过一对（半双工）或两对（全双工）双绞线作为传输介质。根据RS-485的标准规定，接收器的接收灵敏度为士200mV，即接收端的差分电压≧+200mV时，接收器输出为高电平;≦-200mV时，接收器输出为低电平;介于±200mV之间时，接收器输出为不确定状态。在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态以及在传输线开路或短路故障时，若不采取特殊措施，则接收器可能输出高电平也可能输出低电平。一旦某个节点的接收器产生低电平就会使串行接收器（DART）找不到起始位，从而引起通信异常，解决此类问题的方法有两种：

（1）使用带故障保护的芯片，它会在总线开路、短路和空闲情况下，使接收器的输出为高电平。确保总线空闲、短路時接收器输出高电平是由改变接收器输入门限来实现的。例如，MAX3080～MAX3089输入灵敏度为-50mV/-200mV，即差分接收器输入电压UA-B≥-50mV时，接收器输出逻辑高电平;如果UA-B<-200mV，则输出逻辑低电平。当接收器输入端总线短路或总线上所有发送器被禁止时，接收器差分输入端为0V，从而使接收器输出高电平。同理，SN75276的灵敏度为0mV/-300mV，因而达到故障保护的目的。

（2）若使用不带故障保护的芯片，可在软件上作一些处理，从而避免通信异常。即在进入正常的数据通信之前，由主机预先将总线驱动为大于+200mV，并保持一段时间，使所有节点的接收器产生高电平输出。这样，在发出有效数据时，所有接收器能够正确地接收到起始位，进而接收到完整的数据。

3.采用485集线器进行通信

目前远程监控系统切换器485直接串接后连接到广播调谐器，容易造成某个设备485芯片损坏引起全部设备通信故障，为了有效隔离故障，可以采购485集线器，将各个切换器分别接到集线器后再接到广播调谐器COM口。利用485集线器各端口保护隔离功能、实现设备间隔离互不影响，还可以有效抑制闪电和（静电放电）ESD，防止雷击和共地干扰。

4.利用数字万用表粗略判断芯片是否损坏

MAX485内部基本由三态门构成，利用数字万用表电阻档可以粗测MAX485的好坏，具体方法如下：

（1）用万用表红表笔接5脚，黑表笔分别接其他引脚，测量集成块各引脚的反向电阻;

（2）用万用表黑表笔接5脚，红表笔分别接其他引脚，测量集成块各引脚的正向电阻。

（3）收集正常芯片的正向电阻和反向电阻阻值并记录，以便做判断时进行对比。正向反向电阻为0或者开路基本可以判断MAX485芯片损坏。